放電時(shí)間和沖擊電壓下氣隙擊穿

1、一、放電時(shí)間 ?足夠大的電場(chǎng)強(qiáng)度或足夠高的 電壓 ?在氣隙中存在能引起 電子崩并導(dǎo)致流注和主放電的有 效電子 ?需要有一定的時(shí)間，讓放電得以逐步發(fā)展并完成擊穿 完成氣隙擊穿的三個(gè)必備條件： 第1頁(yè)/共19頁(yè) 完成擊穿所需放電時(shí)間是很短的（ 微秒級(jí)）： ?直流電壓、工頻交流等持續(xù)作用的電壓，滿 足上述第三個(gè)條件不成問題； ?當(dāng)所加電壓變化速度很快、作用時(shí)間很短的 沖擊電壓，因有效作用時(shí)間短，以微秒計(jì)，此 時(shí)放電時(shí)間就變成一個(gè)重要因素。 第2頁(yè)/共19頁(yè) t1氣隙在持續(xù)電壓下的擊 穿電壓為Us，為所加電壓從 0上升到Us的時(shí)間； ts從t1開始到氣隙中出現(xiàn) 第一個(gè)有效電子所需的時(shí)間 稱為統(tǒng)計(jì)時(shí)延t

2、s； 圖1-14 放電時(shí)間的組成 第3頁(yè)/共19頁(yè) tf出現(xiàn)有效電子后，引 起碰撞電離，形成電子崩， 發(fā)展到流注和主放電，最 后完成氣隙的擊穿。這個(gè) 過程需要的時(shí)間稱為放電 形成時(shí)延tf 。 圖1-14 放電時(shí)間的組成 第4頁(yè)/共19頁(yè) 放電時(shí)間的組成： 總放電時(shí)間 tb=t1+ts+tf 后面兩個(gè)分量之和 稱為放電時(shí)延 tlag=ts+tf 圖1-14 放電時(shí)間的組成 第5頁(yè)/共19頁(yè) 放電時(shí)間tb和tlag放電時(shí)延的長(zhǎng)短都與所加電壓的幅 值U有關(guān)，總的趨勢(shì)是U越高，放電過程發(fā)展的越快， tb和tlag越短。 tb和tf都具有統(tǒng)計(jì)性 第6頁(yè)/共19頁(yè) 二 沖擊電壓波形的標(biāo)準(zhǔn)化 （一）標(biāo)準(zhǔn)雷電

3、沖擊電壓波 標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓如下圖所示： 第7頁(yè)/共19頁(yè) T1視在波前時(shí)間； T2視在半峰值時(shí)間； Um沖擊電壓峰值 第8頁(yè)/共19頁(yè) IEC和國(guó)標(biāo)的規(guī)定為： T11.2 s 30 T250 s 20 一般寫為1.2/50 s，有國(guó)家為1.5/40 s 第9頁(yè)/共19頁(yè) （二）標(biāo)準(zhǔn)雷電截波 用來模擬雷電過電壓引起氣隙擊穿或外絕緣閃 絡(luò)后所出現(xiàn)的截尾沖擊波，如圖所示。 圖1-16 雷電截波 T1波前時(shí)間； Tc截?cái)鄷r(shí)間 IEC和國(guó)標(biāo)規(guī)定為： T11.2s30 Tc=25s 第10頁(yè)/共19頁(yè) （三）標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊電壓波 圖1-17 操作沖擊試驗(yàn)電壓波形 （a）非周期性雙指數(shù)沖擊波；（ b）衰減振

4、蕩波 第11頁(yè)/共19頁(yè) Tcr波前時(shí)間； T2半峰值時(shí)間； Um沖擊電壓峰值 IEC和國(guó)標(biāo)規(guī)定為： Tcr250s20 T22500s60 第12頁(yè)/共19頁(yè) 三、沖擊電壓下氣隙的擊穿特性 （一）50沖擊擊穿電壓（ U50%） 在工程實(shí)際中廣泛采用擊穿百分比為 50時(shí)的電壓 （ U50%）來表征氣隙的沖擊擊穿特性。實(shí)際中，施加 10次電壓中有4-6次擊穿了，這一電壓即可認(rèn)為是 50 沖擊擊穿電壓。 第13頁(yè)/共19頁(yè) U50%與Ur靜態(tài)擊穿電壓的比值稱為沖擊系數(shù)， ?均勻和稍不均勻電場(chǎng)下， 1; ?極不均勻電場(chǎng)中, 1，沖擊擊穿電壓的分散性 也較大，其標(biāo)準(zhǔn)偏差可取 3。 第14頁(yè)/共19頁(yè)

5、（二）伏秒特性 沖擊擊穿特性最 好用電壓和時(shí)間兩個(gè) 參量來表示，這種在 “電壓時(shí)間”坐標(biāo) 平面上形成的曲線， 通常稱為伏秒特性曲 線，它表示該氣隙的 沖擊擊穿電壓與放電 時(shí)間的關(guān)系。 圖1-18 伏秒特性曲線的繪制方法示意圖 第15頁(yè)/共19頁(yè) 實(shí)際的伏秒特性曲線如圖 1-19所示，是一個(gè) 以上、下包線為界的帶狀區(qū)域。通常取 50伏秒 特性或平均伏秒特性曲線來表征一個(gè)氣隙的沖擊 擊穿特性。 圖1-19 伏秒特性帶與50伏秒特性 1上包線； 250伏秒特性； 3下包線 第16頁(yè)/共19頁(yè) 隨著時(shí)間的延伸，一切氣隙 的伏秒特性都趨于平坦，但 特性曲線變平的時(shí)間卻與氣 隙的電場(chǎng)形式有較大關(guān)系： 如圖所示：均勻或稍不 均勻電場(chǎng)的放電時(shí)延（間） 短，因而其伏秒特性很快就 變平了（例如1s處）； 圖1-20 均勻電場(chǎng)和不均勻 電場(chǎng)氣隙的 伏秒特性比較 1均勻電場(chǎng)； 2不均勻電場(chǎng) 第17頁(yè)/共19頁(yè) 而極不均勻電場(chǎng)的 放電時(shí)延（間）較長(zhǎng)， 因而其伏秒特性到達(dá)變 平點(diǎn)的時(shí)間也就較長(zhǎng)。 圖1-20 均勻電場(chǎng)和不均勻 電場(chǎng)氣隙的 伏秒特性比較 1均勻電場(chǎng)； 2不均勻電場(chǎng) 第18頁(yè)/共19頁(yè) 小結(jié) （本節(jié)完） ?放電時(shí)間的組成為：tb=t1+ts+tf ?沖擊電壓波形的標(biāo)準(zhǔn)化 o標(biāo)準(zhǔn)雷電沖擊電壓波 o標(biāo)準(zhǔn)雷電截波